Молниезащита — назначение и устройство

• Нужна ли защита от молнии?
• Чем опасна молния для незащищенных объектов?
• Как установить молниезащиту?
• Из чего складывается цена молниезащиты

Нужна ли защита от молнии?

Комплексные меры по молниезащите, выполненные согласно действующим нормативам, обеспечивают безопасность при эксплуатации многочисленных объектов и систем, строений и инженерных коммуникаций. Но главное — установка такой системы позволяет предотвратить поражение людей электрическим током. Крайне желательно принять меры по защите конструкций из горючих материалов, пожароопасных или размещенных на возвышенности сооружений, высоких строений. Следует надежно защитить сооружения, в которых размещается оборудование, если оно чувствительно к импульсным помехам и резким скачкам напряжения. Комплексные защитные меры позволяют минимизировать негативные воздействия прямого удара и последствий грозы.

Молниезащита содержит токопроводящие элементы, комплектующие для стыковки между собой и фиксации на плоскости. Вместе они принимают разряд молнии. Прутки и полосы из специальных металлов отводят электрический ток, после чего происходит его растекание в слое грунта. Таков принцип работы заземления молниезащиты. Между высочайшей точкой объекта и землей создается электрическая цепь с низким значением Ом, она определяет защитное действие всей системы.

Когда требуется оборудование грозозащиты:

• Происходит прямой удар. Разряд молнии попадает в молниеотвод.
• Заносится высокий электрический потенциал. Срабатывает устройство защиты от перенапряжений (УЗИП).
• Возникают электромагнитные наводки. В этом случае применяется экранирование.
• Возникает шаговое и контактное перенапряжение. Оборудование присоединяется главной заземляющей шине (ГЗШ).

Чем опасна молния для незащищенных объектов?

Разряд молнии во время грозы представляет собой электрический взрыв, который сопровождают световые вспышки и раскаты грома. Объекты защиты разделяются на обычные и специальные, исходя из опасности воздействия молнии на сам объект или его окружение. К обычным объектам относятся жилые здания и сооружения, а также здания высотой не более 60 метров, предназначенные для сельского хозяйства и промышленного производства, для торговли или административных целей. Специальные объекты представляют опасность для своего окружения, поскольку могут вызвать вредные радиоактивные и химические выбросы при поражении молнией. К специальным также относятся строения высотой более 60 метров, временные или строящиеся объекты.

Для прямого удара молнии характерны опасные поражающие воздействия — механическое и термическое: повреждение инженерного оборудования, разрушение зданий и сооружений, пожары и взрывы. Температура канала молнии при прямом ударе может достигать 30 000 0С, величина тока — 200 кА, а напряжение — 1000 кВ. При отсутствии защиты термическое воздействие молнии вызывает нагрев конструкции здания (опорных конструкций, стен, токопроводящих коммуникаций) и возгорание при наличии в ней горючего материала.

Мощные импульсы электромагнитного излучения становятся причиной повреждения дорогостоящих сложных систем: информационных и вычислительных устройств, оборудования автоматики, управления и связи. Прямой или близкий, в радиусе до 1 км, удар молнии провоцирует возникновение вторичных проявлений. При этом электрический потенциал заносится по металлическим трубопроводам и проводам систем электроснабжения. Его сопровождают импульсы перенапряжения до 100 кВ, создающие помехи в работе высокочувствительного оборудования. Таким образом, электрооборудование выходит из строя, происходят сбои в работе автоматизированных систем и баз данных. Изоляция электрической проводки может получить повреждения или загореться. Помимо соображений безопасности, повреждения в результате удара молнии несут крайне нежелательные и по экономическим соображениям.

Как установить молниезащиту?

Комплекс средств молниезащиты можно условно разделить на две составляющие: защита от прямых ударов молнии и защита от ее вторичных воздействий.

• Внешняя молниезащита может быть изолирована от объекта или может быть установлена на нем. Она включает в себя отдельно стоящие или размещенные на кровле молниеотводы (молниеприемные мачты, молниеприемники), токоотводы на кровле и фасаде и заземление в грунте рядом с объектом или в подвальном помещении.
• Внутренняя молниезащита, представленная УЗИП, ограничивает электромагнитные воздействия тока молнии, предотвращает искрения внутри объекта, оберегает от повреждений электропроводку, электрооборудование, электронную технику.

Когда у вас появляется задача по оснащению какого-либо объекта молниезащитой – пройдите несколько этапов в такой последовательности:

• Определение и формулировка исходных данных. Ответить на вопрос о том, как организовать молниезащиту конкретного объекта, можно только исходя из его характеристик. Поэтому важно выявить все особенности, важные для определения зоны защиты и места установки оборудования, проведения расчетов. Множество деталей определяются технологическими и архитектурными особенностями объекта защиты, особенностями выполнения инженерных коммуникаций. Чем более полной будет информация об объекте, тем больше вероятность не допустить ошибку на следующем ключевом этапе — при проектировании.
• Проектирование. Проект определяет способ защиты и меры, которые потребуется принять, учитывая технологические особенности объекта. Этапы разработки технической документации: определение подходящего типа оборудования, расчет размеров и расположения молниезащитной сетки, расчет значения сопротивления заземлителя, разработка эскиза проекта, подготовка пояснительной записки и спецификации оборудования. Выполнение проекта включает в себя подготовку схем зон защиты молниеотводов и рабочих чертежей их конструкций. Расчет параметров системы должен производить квалифицированный инженер-проектировщик, руководствуясь рекомендациями следующих документов:
  • 7-е издание «Правила устройства электроустановок» — «ПУЭ» 7
  • «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» — СО 153-34.21.122-2003
  • ГОСТ Р МЭК 62561.3-2014
• Доверьте этот ответственный этап профессионалу. Вы можете связаться с нами, и специалисты проектного отдела компании EZETEK подготовят индивидуальное решение по защите вашего объекта. Выбор устройств молниезащиты на стадии проектирования объекта позволяет существенно облегчить ее разработку и исполнение, максимально использовать заложенные в конструкции проводящие элементы, повысить эффективность защиты и минимизировать ее стоимость.
• Определение элементов для организации системы. Ответ на вопрос о том, чем обеспечить молниезащиту, заложен в проекте, пояснительной записке к нему и спецификации. Выбрать конкретные элементы, которые будут применяться для монтажа молниезащиты согласно проекту, вы можете в интернет-магазине EZETEK.
• Монтаж на объекте. Установка внешней и внутренней молниезащиты должна выполняться специалистами с соответствующими навыками и опытом работы. Ключевые требования – строгое соответствие работ проектным решениям и подтверждение замеров показателей эффективности системы на заключительном этапе монтажа. Документация, которую предоставляет монтажная организация по завершению работ, включает в себя исполнительную схему или рабочий проект, паспорт, протокол с данными об измерениях сопротивления заземления, документ о гарантийных обязательствах.

Из чего складывается цена молниезащиты?

Определить совокупную стоимость помогут данные из проекта молниезащиты, пояснительной записки к проекту и спецификации оборудования. Максимальная полнота сведений о характеристиках объекта способствует подготовке решения, обеспечивающего эффективность, безопасность и надежность при минимальных финансовых затратах. Крайне желательно предоставить генеральный план защищаемого объекта (здания, сооружения) и его фотографии с разных ракурсов. Характер и количество оборудования определяет следующая исходная информация:

Общие сведения.

o Особенности климата и грозовая активность в регионе установки. Данные метеорологических наблюдений в указанной местности помогут определить плотность ударов молнии в землю — число поражений 1 кв.км за год.

o Назначение защищаемого объекта, его класс пожароопасности, категория молниезащиты.

o Необходимое значение сопротивления растеканию электрического тока: для газового котла или молниезащиты, для источника тока, для телекоммуникационного оборудования и т.д.

o Размеры (длина, ширина, высота) объекта.

• Характеристики и план кровли.
  • Тип: плоская, скатная, с небольшим скатом.
  • Материал: черепица (натуральная, металлическая, мягкая), шифер, ондулин, металлопрофиль; битумная, фальцевая или мембранная кровля.
  • Для скатной кровли – угол конька и его форма (углообразный, полукруглый), высота до свеса кровли и до конька, длина ската и конька.
  • Особенности конструкции кровли, размеры выступающих элементов, их материал. Наличие вентиляционных и дымовых труб, антенн, мансардных окон, снегозадержания, ограждений или лестниц.
• Характеристики фасада.
  • Материал фасада, основной материал стен: горючий или негорючий. При наличии утеплителя – его материал и толщина.
  • Особенности конструкции фасада (размеры выступающих на фасаде элементов, их материал). Диаметр и расположение водосточных труб, наличие отмостки и ливневок.
• Условия установки заземления.
  • Тип грунта и его структура (глина, суглинок, песок и т.д.), удельное электрическое сопротивление.
  • Глубина залегания грунтовых вод.
  • Размеры площади вокруг объекта, пригодной для установки заземления.
  • Необходимое количество очагов заземления.
  • Возможная длина проводника (полоса, пруток, провод) для соединения заземлителя с ГЗШ.
• Условия установки устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Когда вам потребуется купить молниезащиту, подобрав подходящую конфигурацию оборудования, — обратитесь в организацию, которая сопровождает проект от первоначальной заявки до реализации. Специалисты компании EZETEK рассчитают количество необходимых материалов и подготовят индивидуальное коммерческое предложение исходя из требований и особенностей в вашей ситуации.

Устройство молниеотвода: особенности и виды конструкций

В современных домах и производственных помещениях без качественной защиты от молнии практически не обойтись – и потому устройство молниеотвода не будет лишним знать каждому, кто так или иначе связан со строительным делом. Впрочем, данная информация не повредит и «обычному» человеку.

Основы работы молниеотвода, общее устройство молниеотвода

Молниеотвод — устройство, устанавливаемое на зданиях и сооружениях и служащее для защиты от удара молнии.

Даже не в столь далекие времена гроза и молния считались непредотвратимым стихийным явлением, от которого уберечься можно было лишь по чистой случайности. Со временем точка зрения на молнию, конечно же, изменилась. Ученые давно проникли в физическую суть молнии. Но еще раньше люди заметили, что молния ударяет не куда угодно, а выбирает для этого наиболее высокие места и предметы. Вполне логично было предположить, что можно искусственно предоставить ей такую возможность – бить в самую высокую точку, при этом обезопасив близлежащие строения и, конечно же, людей.

Проблемой защиты от молнии занимались многие ученые. Но лишь известный русский ученый Михаил Ломоносов добился на этом поприще действительно выдающихся успехов. В сотрудничестве с другими видными учеными мужами своего времени ему удалось сконструировать эффективный громоотвод, принцип действия которого работает и по сей день.
Как правило, классический громоотвод (он же молниеотвод) состоит всего из двух частей:

• Приемник молний, который собой представляет металлический стержень, укрепленный как можно выше;
• Провод, по которому ток от молнии поступает в заземлительный контур.

Так как планета Земля в любом случае будет больше любого расположенного на ней объекта, то все миллионы вольт, которые принимает на себя громоотвод, уходят именно в землю, не причиняя вреда животными и людям, не нанося ущерба постройкам.

Какие бывают молниеотводы: конструктивные разновидности

Молния действует предсказуемо, несмотря даже на полную непредсказуемость этого природного явления – она не выбирает цель, а бьет в самый высокий предмет.

В целом, громоотвод, как уже было отмечено, собой в конструктивном плане представляет довольно нехитрое устройство. Однако важно учитывать некоторые тонкости для того, чтобы он работал корректно и обеспечивал хорошую защиту.

Так железный приемник молний следует поднять над крышей самого высокого поблизости строения на несколько метров. Его укрепить можно и на самой постройке, и на отдельном шесте неподалеку.
Токоотвод собой представляет довольно толстую жилу, которая может быть изготовлена как из меди, так и из железа. Назначение его – передача тока от молниевого приемника к заземлительному контуру.
Контур заземления. Он обеспечивает передачу тока непосредственно в землю по тоководу.
Все без исключения громоотводы работают именно по такому принципу. Причем, токоотвод и контур заземления всегда остаются без значительных изменений. Говоря о разновидностях громоотвода, как правило, подразумевают различия в молниевом приемнике. Именно об этом и пойдет речь в остальной части данной статьи.

Итак, какого же типа бывают приемники молний?

Особенности конструкции стержневого молниеотвода

Стержневой молниеотвод.

Самый простой и потому некогда (да и сейчас тоже) вид молниеприемника – стержневой. Такой установлен во многих частных секторах. Как правило, это обычная металлическая мачта, которая метра на два возвышается над крышей дома. Впрочем, как уже говорилось, можно смонтировать громоотвод и на отдельной мачте, неподалеку от дома.

Обратите внимание! Если установить приемник молний на металлическом шесте, то шест будет одновременно выступать и в виде токовода. К контуру заземления его можно будет прикрепить при помощи обычной сварки.

Учитывая то, что грозы нередко сопровождаются еще и довольно сильными ветрами, необходимо максимально прочно укрепить мачту. В противном случае увесистая конструкция может просто упасть – и нанести ущерб постройкам или даже здоровью человека.

Чем примечателен линейный громоотвод

Другая разновидность громоотвода – это линейный. Еще он носит название тросового. Конструктивно он устроен несколько сложнее, чем мачтовый, о котором говорилось выше. Собственно говоря, это трос из металла, растянутый между двумя мачтами.

Линейный громоотвод.

Сам трос при этом соединяется с контуром заземления также при помощи токоотвода в виде медной или стальной толстой жилы. Жилу при этом важно действительно брать достаточно крупного сечения. В противном случае она может просто оплавиться из-за теплового действия электрического тока.
Считается, что такой вид молниеотвода способен уловить больше молний, благодаря чему обеспечивается большая безопасность даже во время самой интенсивной грозы.

Особенности сетчатого молниеприемника и громоотвода, основанного на его использовании

Как можно понять из одного только названия, такого вида приемник молний представляет собой специальную сетку, которая организуется из металлических жил. В свою очередь, такая сетка располагается сверху крыши и берет на себя все грозовые удары.
Ну а дальше все происходит по же привычной схеме: «пойманная» молния пропускает весь свой ток через толстый токовод прямо в контур заземления, где заряд благополучно гасится.
Благодаря тому, что сетка имеет довольно большую площадь, она способна уловить еще больше молний и не допустить попадания ни одной из них в металлические части строений.
Некоторые домовладельцы применяют даже одновременно несколько типов громоотводов. Впрочем, как правило, бывает вполне достаточно и одного. Главное – чтобы было все выполнено правильно во время сборки и монтажа конструкции.

Сетчатый молниеприемник.

Особенности монтажа молниеотвода и заземлительного контура

Контур заземления в случае с молниеотводами устроен примерно тем же самым образом, что и заземлительный контур для самого дома. Но нужно иметь в виду, что эти два контура между собой пересекаться ни в коем случае не должны. Это – отдельно функционирующие друг от друга элементы.
Если не внять этому правило, то можно после первого же удара грозы получить сильнейший разряд в розетки и в электрооборудование – и в итоге потерять не только дорогостоящую бытовую технику, а, быть может, и сам дом. Так что для заземления дома и для заземления громоотвода нужно предусмотреть два разных независимых контура.
Впрочем, процесс изготовления контура для молниевого отвода точно такой же, за некоторыми отличиями, которые необходимо принимать во внимание:

• Заземляющие электроды не должны иметь величину менее трех метров;
• При этом сами электроды должны иметь поперечное сечение не менее 2,5 см и быть выполнены в виде цельнометаллического прута;
• Контур заземления должен иметь только треугольную форму – это очень важно!
• Причем, между вершинами треугольника должно обеспечиваться расстояние от трех метров – собственно, это требование и обеспечивается через длину электродов;
• Шина, при помощи которой электроды объединяются в контур, обязана быть в диаметре не менее 1,2 см. Если же в качестве шины применяется полоска из металла, то ее параметры должны быть следующими: 50 х 6 мм;
• Сварные соединения должны быть выполнены максимально качественно – чтобы из-за нагревания они не могли разойтись

Приемник молнии – это железный элемент, поднимаемый на несколько метров выше крыши строения. Размещаться он может как непосредственно на самом строении, так и рядом с ним, неподалеку.

При этом важно обеспечить глубину залегания верхней части контура не менее 50 – 80 см.

Каким образом заземление соединяется с токоприемником

Поперечное сечение жилы, из которой состоит токовод, не должно быть мене 6 миллиметров в случае применения цельной жилы. Если берется прут, то его диаметр должен быть не менее одного сантиметра.
Соединение шины с заземлением и приемником облегчается, если вся система изготовлена из стали. Тогда все соединения можно произвести при помощи сварки. Важна длина сварного соединения: провар должен иметь в длину не меньше 60 см. Если же речь идет о жиле, то в этом случае придется действовать при помощи специальных клемм, представляющих собой пластины со специальными ложбинками для кабеля.
Крепление токоотводящей жилы к стене дома можно осуществить пластиковыми клипсами. Можно также само провод поместить в короб из токоизолята.

Удар молнии в молниеприемник отводится специальным контуром заземления.

Что могут порекомендовать специалисты

Егор Дмитриевич Петров, электрик: в случае, если в постройке имеется дымоход, вокруг него рекомендуется намотать несколько витков отводящей жилы и затем соединить ее с молниеотводом. В отдельной защите могут нуждаться и такие элементы кровли, как трубы, водосточные желоба – в том случае если они изготовлены из металла. В идеале вообще все металлические части крыши должны быть обеспечены молниеотводами, однако на практике это либо просто не осуществимо, либо связано с преодолением большого количества трудностей.
Михаил Сурков, монтажник электрооборудования: не будет лишним позаботиться и о защите молниевых приемников от коррозии. Ведь им придется длительное время выдерживать не самые благоприятные природные условия. Для этого можно будет просто выкрасить стержень приемника или оцинковать его. Если же приемник изготовлен из меди, то дополнительной защиты от коррозии не требуется.

Выводы

Обустроить у себя на участке качественный громоотвод может каждый. Для этого потребуется не так много сил и времени. Но при этом крайне важно соблюсти все требования, которые были указаны выше. Ведь не стоит забывать, что величина разряда внутри молнии достигает миллионов вольт. Так что халатное отношение к обустройству молниеотвода может послужить причиной несчастного случая и нанесения вреда постройкам на участке.
1. СК Лайт Проф http://www.light-prof.ru/catalog — производство готовых молниеотводов, услуги по установке системы на месте.
2. Компания Ezetek http://ezrf.ru/goods/flash/ — молниеотводы и мачты по доступным расценкам, услуги по установке комплекта на объект.
3. АЛЕФ ЭМ http://www.groze.net/komplektuyushhie_dlya_molniezashhity.html — Молниезащита, заземляющие устройства, оказание услуг по доставке и монтажу приобретенных комплектов.
4. Хакель Рос http://www.zandz.ru/molniezashchita — отечественная компания, продающая комплекты для защиты от молнии и комплектующие к ним.
5. НПП ЭСТ http://www.uziprov.ru/shop/trosovyi-molnieotvod/ — тросовые молниеотводы и комплектующие к ним, компания изготавливает системы любой сложности и предлагает услуги по монтажу комплектов.

из каких конструктивных элементов состоит молниеотвод

Для защиты каждого объекта от разрядов молнии предусмотрена специальная система, которая включает в себя молниеотвод и заземление. Наличие данной коммуникации является очень важным показателем для любого сооружения. Это связано с тем, что молния может оказать существенное разрушающее воздействие:

• вывести из строя электрическое и электронное оборудование;
• стать причиной возгорания;
• привести к сбою работы вычислительной техники.

Именно поэтому молниеотвод должен быть выполнен максимально качественно и грамотно. Такой прибор позволяет предотвратить все вышеперечисленные риски.

Компания «Алеф-ЭМ» оказывает услуги по расчету, проектированию и построению систем молниезащиты. Квалифицированные сотрудники учитывают при выполнении работы все особенности, а также предъявляемые требования и стандарты. Компания также специализируется на продаже комплектующих для этих систем.

Особенности и специфика устройства молниеотвода

Молниеотвод состоит из следующих конструктивных элементов: приемника, токоотвода и заземлителя.

Первый представляет собой стержень из стали. Его возвышают над кровлей объекта. Сечение элемента должно составлять 5 см. Это непосредственно проволока-катанка. Стержень может быть выполнен также из меди или алюминия, их сечения должны быть 3,5 см и 7 см соответственно. Иногда в качестве молниеприемника могут использоваться отдельные части сооружения. Для этих целей применяют непосредственно металлическую крышу или трубу водостока.

При необходимости такой прибор может быть установлен и на дереве, которое располагается рядом с объектом. Однако здесь важен один момент: дерево должно быть выше сооружения приблизительно на 15-20 м.

Что касается токоотвода, то он тоже выполнен в виде стального стержня. Его сечение точно так же равно 5 см. В случае с медным вариантом – 1,6 см. Для лучшего функционирования системы необходимо расположить устройство таким образом, чтобы оно от приемника шло напрямую к грунту. При этом следует исключить появления любых углов. В противном случае это чревато образованием искры, и как результат – пожар. Если стена кирпичная, то стержень можно расположить в ней. В остальных ситуациях следует располагать его на отдаленном расстоянии от оконных и дверных проемов. Когда стена возведена из горючего материала, то дистанция должна быть равной 15 см.

Сечение заземлителя, в свою очередь, – 8 см. Такой элемент чаще всего производится из стали. Также допускается применение меди, но при этом его сечение должно составлять 5 см. Как устроен молниеотвод в таком случае? Изначально требуется установить заземлитель. Для этого выкапывается траншея, размеры которой фиксированные. Так, ее глубина – 80 см, а длина – 3 м. В траншею забиваются пруты из металла, они в дальнейшем свариваются после соединения друг с другом. Потом к этой конструкции непосредственно крепится сам токоотвод.

Разновидности конструкции

Конструктивно молниеотводы разделяются на следующие виды:

Стоит отметить, что они имеют еще подвиды. Первый вариант представляет собой проводник из металла. Трос натягивают между двумя точками. С помощью этого метода можно значительно снизить общую высоту МЗС. Второй из них является наиболее распространенным. Его монтаж производится на пиковой точке кровли. Устройство молниеотвода с помощью сетки предполагает размещение наверху кровли.

Примечательно, что в данном случае выступающие элементы должны дополнительно оснащаться стержневыми молниеотводами.

Сетка включает прутики, диаметр которых составляет 0,6-0,8 см. Они могут выполняться из стали, алюминия, меди. Размеры ячеек варьируются в зависимости от класса системы – диапазон составляет от 5х5 до 20х20 м. Чаще всего сетку устанавливают поверх крыши.

Принцип устройства системы молниезащиты

Грозы люди боялись издавна, некоторые племена поклонялись низко нависшим свинцовым тучам, раскатам грома и блеску молнии, принимая эти явления за голос разгневанного божества, которое необходимо умилостивить. На протяжении столетий молния представлялась людям стихийной силой, бороться с которой нет возможности. Однако современные дома оборудуются системами молниезащиты, для защиты от ее ударов, принцип работы таких систем — перехватить молнию до того, как она приблизится к крыше здания, и направить ее вдоль стены в землю.

C устройством такой системы можно подробно ознакомиться в каталогах, где также найдется описание компрессора, насосной станции и другого оборудования. Основными частями ее являются молниеприемник, на который обрушивается вся сила удара, токоотвод, передающий его, и заземлитель, отводящий разряд в толщу грунта.

На металлических крышах в самой высокой точке на подпорках, выполненных из дерева, монтируется стержень. Оптимальный диаметр его сечения — один сантиметр два миллиметра, а длина может изменяться от двадцати сантиметров до полутора метров. В качестве токоотвода используется проволока толщиной шесть миллиметров, привариваемая к молниеприемнику. Так как через место соединения в случае удара молнии будет проходить порядка двухсот тысяч ампер, необходимо использовать только самое качественное сварочное оборудование. Эту проволоку прикрепляют вдоль наружной стены здания с помощью специальных скоб, подводя к заземлителю (чаще всего это фрагмент металлической трубы или стальной лист), расположенному под землей. Причем глубина, на которой он находится, должна быть не менее одного, а лучше двух метров.

Оптимально, если токоотвод будет проходить по стене, противоположной той, в которой находится входная дверь, а заземлитель будет находиться как можно дальше от фундамента самого жилого дома и хозяйственных построек.

Если кровля сделана из шифера, то система ее защиты немного другая. По всей протяженности конька крыши натягивается металлический трос, который поддерживают две деревянные подпорки. Именно к тросу присоединяется токоотвод.

Чтобы защитить черепичную кровлю, нужно положить поверх нее стальную сеть, причем длина и ширина ячеек не должны превышать шести сантиметров. Каждое место стыка ячеек тщательно пропаивается, к сетке подсоединяется проволочный токоотвод, также соединенный с заземлителем.

Устройство молниезащиты, монтаж систем молниеотвода и токоотвода, детали на видео и фото

Содержание статьи:

Чтобы защитить здание и электроприборы от последствий грозовых разрядов производят монтаж систем молниезащиты. 

Критерии выбора молниеотвода

Удар молнии, если отсутствуют молниезащитные устройства, может спровоцировать возникновение пожара, разрушение объекта, тяжелое поражение людей. 

Молниеотвод выбирают с учетом ряда параметров, таких как:

• конструктивные особенности постройки;
• годовая интенсивность прохождения гроз в данном регионе;
• необходимая степень безопасности. 

На сегодняшний день все объекты в зависимости от требований, которым должно соответствовать устройство молниеотвода, предназначенного защищать от опасного поражения молнией (прямой удар, занос высоких потенциалов и т.д.) подразделяют на три категории (подробнее: «Категории молниезащиты разных видов кровли»). 

1. категория. К ней относятся здания, где складируются и ведутся работы с взрывоопасными химическими веществами, в результате чего постоянно присутствуют смеси паров, пыли, газов с воздухом, представляющие угрозу для жизни человека. 
2. категория. В нее входят строения, в которых хранятся взрывоопасные вещества, прочно упакованные в металлическую тару, а взрывоопасная смесь, состоящая из газов, паров и пыли с воздухом может возникнуть лишь при аварийной ситуации. В случае взрыва разрушения будут частичными. 
3. категория. Это здания, где отсутствует угроза возникновения взрывоопасных соединений с воздухом, там нет на хранении химических веществ, которые могут представлять угрозу для людей. 

Монтаж молниезащиты зданий и сооружений – системы, предохраняющей от попадания прямого удара, заноса высоких потенциалов и вторичных воздействий, необходим для объектов, относящихся к 1 и 2 категориям. Зданиям 3 категории необходима установка молниезащиты от прямых ударов и заноса высоких потенциалов.

Как устроена молниезащита 

Основными элементами системы защиты от удара молнии являются:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• заземлитель. 

Молниеприемник 

Его назначение – это перехват электрического разряда. Конструкционное решение (см. фото) бывает в виде металлической сетки, троса или стержня:

• сетчатый молниеприемник укладывают непосредственно на поверхность кровли постройки. Для его изготовления используют стальные полосы или прокат из этого же материала с круглым сечением. Если создана молниезащита в виде сетки, то необходимо обеспечить постоянную уборку снежной массы и наледи с поверхности крыши, а также беспрепятственный сток осадков. Предельный размер ячеек, согласно нормам Международной Электротехнической Комиссии – 5 на 5 метров; 
• тросовый молниеприемник представляет собой стальной канат, который подвешивают на опорных конструкциях. Молниеотводы тросовые, то есть с горизонтальным расположением молниеприемника, на двух заземленных опорах, как правило, используют для технических сооружений, имеющих значительную протяженность, например, для воздушных линий электропередач. Реже применяют для защиты зданий;
• стержневой молниеприемник относится к традиционному виду, который был придуман еще в XVIII веке. Его обычно используют, когда создают устройство молниезащиты частного дома, закрепляя на крыше здания. Чаще всего металлический стержень, изготавливают из профильного металлопроката.

Токоотвод

Токоотводы молниезащиты представляют собой проводник для соединения двух элементов молниеотвода — молниеприемника и заземлителя. Для их производства требуется черный или оцинкованный стальной прокат, имеющий диаметр не менее 6 миллиметров. Токоотводы соединяют с заземлением при помощи сварки или задействуют металлические хомуты с болтами и гайками. Этот элемент надо прокладывать наиболее коротким путем, ведущим от от молниеприемника к заземлителю. Внешняя его часть должна быть доступной, чтобы исключить возможность ослабления натяжения или повреждения. Читайте также: «Молниеотвод в частном доме своими руками».

В качестве токоотвода нередко используют металлические элементы зданий, на котором создается молниеотвод. Ими могут быть пожарные лестницы, трубы и т.д. – главное обеспечить надежный электроконтакт между всеми составными элементами системы молниезащиты. 

Заземлитель 

Заземление молниеотводов – это металлический проводник, контактирующий с почвой. Чаще всего в качестве заземлителя пользуются изделиями из металлопроката – угловым профилем, трубой или полосой. Когда создается молниеотвод своими руками, действующие нормативы допускают использование бывших в употреблении ли некондиционных труб для водо- и газопроводов. При этом заземлитель необходимо очистить от коррозии, самый оптимальный вариант – оцинковка. Сопротивление заземляющего устройства молниезащиты, если во время грозы вблизи него могут находиться люди, не может превышать 10 Ом.

Как измерять параметры заземляющих устройств, смотрите на видео:

Чтобы спроектировать максимально эффективную систему молниезащиты собственного дома, его владельцу потребуется учесть множество параметров. 

Молниезащита, внутренняя и внешняя, молниеприемник и токоотвод

Атмосферное электричество несёт в себе колоссальную энергию, способную вызвать пожары и разрушения. Опасность для наземных строений представляет молния – спонтанный электрический разряд, возникающий во время грозы.

Для защиты зданий и сооружений, а также внутренней электропроводки и электрооборудования от разрушающего воздействия грозовых разрядов разработаны и стандартизованы различные технические устройства.

Целесообразность применения средств молниезащиты применительно к частному дому определяется на стадии проектирования исходя из оценки потенциальной опасности прямого попадания молнии. Здесь в первую очередь принимаются во внимание климатические особенности региона, а также место расположения дома. В частности, важным моментом является наличие вблизи строения высотных домов или конструкций, значительно возвышающихся над поверхностью земли. С учётом всех факторов оценивается вероятность прямого попадания разряда молнии в дом.

Молниеотводы могут быть из разных металлов, встречаются: нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий или медь.

Разряд молнии представляет собой электрический пробой ионизированного воздушного промежутка между объектами, имеющими противоположные знаки электрического заряда. Такие разряды во время грозы могут происходить в верхних слоях атмосферы, когда носителями разных зарядов являются насыщенные влагой облачные образования. Для наземных сооружений и построек опасным является электрический разряд, проходящий между грозовым облаком и землёй.

Электрический пробой любой природы происходит по пути наименьшего электрического сопротивления. В случае разряда на землю, наиболее вероятными точками попадания молнии являются самые высокие части зданий и конструкций, так как они расположены ближе всего к носителю противоположного заряда статического атмосферного электричества — грозовому облаку. Исследованиями установлено, что электрическое напряжение разнополярных статических грозовых зарядов может достигать миллиарда вольт, а сила тока в момент разряда — 500 тысяч ампер. Эти величины совершенно несопоставимы с масштабами земной электроэнергетики.

Прямое попадание молнии влечёт за собой ряд последствий:

• оплавление и разрушение конструкций различного назначения;
• мгновенный разогрев материалов до сверхвысоких температур, вызывающий их возгорание, плавление и испарение.

Непрямое попадание грозового разряда вызывает мощные всплески электромагнитных волн, вызывающие импульсные перенапряжения в электрических сетях. Воздушные линии электропередачи, являясь основным видом транспортировки электрической энергии, имеют на поверхности земли значительную протяжённость и относятся к объектам, часто подвергающимся воздействию прямых и непрямых ударов молнии. Возникающие при этом импульсы перенапряжений достигают конечных потребителей электроэнергии, несмотря на существующие меры защиты электроустановок от грозовых атмосферных явлений.

Таким образом, частный дом может пострадать не только в результате прямого попадания в него молнии. Внутренняя домовая электропроводка и бытовые электроприборы могут быть повреждены в результате импульсного перенапряжения, вызванного ударом молнии, произошедшим далеко от самого дома. Отсюда следует вывод, что молниезащита частного дома должна выполняться комплексно, с учётом всех возможных факторов, способных нанести ущерб.

Читайте еще: что такое защитное заземление и зачем нужен дифавтомат?

Типы молниезащиты сооружений

Опасность грозовых разрядов заключается не только в прямом попадании молнии, но и в перенапряжениях в электрической сети. Для защиты дома от этих угроз существует два типа молниезащитных систем — внешние и внутренние.

Внешняя молниезащита

Данная система предназначена для защиты наземного объекта от прямых ударов молнии. Принцип работы внешней молниезащиты очень прост и основан на базовом свойстве электрического тока, которое заключается в том, что он протекает всегда по пути наименьшего электрического сопротивления.

Два наглядных видео, где показан пример внешней системы молниезащиты.

Поскольку существует опасность того, что грозовой пробой на землю может произойти через строительные конструкции дома, внешняя система грозозащиты представляет собой более лёгкий и безопасный для дома путь разрядного тока молнии.

Внешняя защитная система состоит из трёх основных конструктивных элементов:

• молниеприёмника;
• токоотвода;
• заземляющего устройства.

Молниеприёмник

Молниеприёмник представляет собой тонкий вертикально ориентированный стержень из металла, располагающийся как можно выше. Конец стержня является точкой наиболее вероятного попадания молнии, так как он, обладая потенциалом земли, расположен выше защищаемого объекта. Таким образом, чем выше расположен молниеприёмник, тем более обширную территорию он защищает. Молниеприёмник изготавливается из стали, меди или алюминия (последний не так долговечен).

Что такое токоотвод?

Токоотвод — это металлический проводник, предназначенный для пропускания тока грозового разряда от молниеприёмника к заземлению. Токоотвод может иметь различные исполнения в зависимости от того, каким образом установлена система защиты.

Молниеприёмник может быть смонтирован на крыше защищаемого здания. Такая конфигурация системы оптимальна для случая, когда дом является единственным объектом защиты.

В этом случае не требуется установка несущей мачты, не занимается полезная площадь участка возле дома. Сам молниеприёмник, установленный на крыше может быть короче, чем при установке его на земле. Возникает меньше проблем с обеспечением его механической устойчивости. Токоотвод при этом прокладывается по строительным конструкциям дома и крепится непосредственно к ним.

Бывают ситуации, когда необходимо обеспечить защиту не только самого дома, но и других объектов, рассоложенных на участке — хозяйственных построек, гаража и т.п. В этом случае оптимальным местом установки молниеприёмника не всегда может оказаться крыша дома. Для определения места монтажа молниезащиты производятся расчёты и графическое определение зоны защиты молниеприёмника в зависимости от места его установки и высоты.

Заземляющее устройство

Заземляющим устройством называется металлическая конструкция, находящаяся под землёй и надёжно соединённая с токоотводом. Заземлители подразделяют на искусственные и естественные. Искусственные заземлители — это устройства, специально созданные для обеспечения электрической связи с землёй.

Как правило, они представляют собой металлические балки, соединённые между собой и закопанные в землю. СтабЭксперт.ру напоминает, что естественными заземлителями являются различные элементы строительных конструкций, части фундаментов, металлических оград и другие детали, не предназначенные специально для заземления, но имеющие контакт с землёй.

При постройке искусственных устройств рекомендуется, по возможности, соединять их с естественными заземлителями. Это даст более надёжный контакт с землёй, повышая функциональность и эффективность всей системы защиты.

Читайте еще: какие бывают автоматические выключатели — ВА?

Внутренняя молниезащита

Вред, наносимый перенапряжениями, возникающими в электрических сетях при атмосферных электрических разрядах, может быть не так велик по сравнению с ущербом от разрушающего действия прямых ударов молнии в дом. Тем не менее, ущерб от порчи электроприборов и пробоя электропроводки также может быть значительным. Основными элементами внутренней защиты здания от воздействия грозовых разрядов являются устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Основной принцип действия УЗИП заключается в создании электрической цепи для разряда импульса повышенного напряжения фаз на защитный заземляющий проводник. В различных устройствах это достигается двумя основными путями. Первый способ решения задачи заключается в том, что между фазным и защитным нулевым проводом создаётся воздушный промежуток, пробиваемый повышенным импульсом напряжения, который возникает при грозовом перенапряжении.

Так выглядят модульные УЗИП монтируемые в щит.

Устройства, содержащие пробиваемый воздушный промежуток называются разрядниками. Через электрическую дугу, горящую между контактами разрядника, протекает ток импульсного перенапряжения, разряжая импульс на землю. Таким образом осуществляется защита электрооборудования и проводки от повреждения импульсным током.

Более современный вид УЗИП вместо воздушного промежутка содержит нелинейный элемент — варистор. Варистор примечателен тем, что его электрическое сопротивление зависит от приложенного к нему напряжения. Включается варистор между фазой и защитным нулевым проводом. В штатном режиме работы при номинальном напряжении сопротивление варистора стремится к бесконечности, то есть, в этом режиме он является изолятором.

При возникновении импульса перегрузки, резкий скачок напряжения вызывает уменьшение сопротивления варистора, пропускающего при этом большой разрядный ток на заземляющую шину. Таким образом, как системы внешней, так и внутренней молниезащиты работают по принципу создания возможности беспрепятственного разряда опасного импульса на землю.

Далее:

Молниезащита зданий и сооружений предприятия, грозозащита многоквартирного дома

Высотные строения очень удобны для того, чтобы в них попала молния. Исходя из этой предпосылки, рассматривают вопрос о молниезащите городских зданий и промышленных сооружений. Случайный разряд на необорудованную грозозащитой кровлю способен вывести из строя действующие элементы коммуникаций, а также привести к ущербу, который с трудом поддаётся даже приблизительной оценке.

И только эффективная и грамотно обустроенная молниезащита зданий и сооружений способна свести к минимуму возможные потери от непредвиденного воздействия природного электричества.

Особенности защиты городских объектов

Система молниезащиты любых городских сооружений (включая жилые многоквартирные дома) может иметь самые различные исполнения. Выбор того или иного варианта защитной конструкции, как правило, определяется следующими факторами:

• конструктивные особенности самого защищаемого строения;
• наличие электрооборудования, размещённого на открытых и закрытых пространствах здания, а также его уязвимость с точки зрения грозового удара;
• качество используемого в системе защиты заземления;
• показатель грозовой активности, характерный для данной местности.

Помимо этого требования к молниезащите таких строений должны удовлетворять действующим стандартам, которые предполагают деление их с точки зрения защищённости на различные категории.

Эти категории учитывают наличие в этих строениях и характер хранения или переработки взрывоопасных и горючих веществ. При этом самой опасной с точки зрения поражения молнией считается 1-я категория, а наиболее безопасной – третья.

Немаловажным фактором, оказывающим существенное влияние на выбор молниезащиты для городского объекта, является его «окружение», которое может включать и высотные объекты (трубы котельных, местные телевизионные башни и тому подобное).

С учётом всех приведённых выше факторов и организуется грозозащита типовых городских объектов, включая многоквартирные дома и промышленные предприятия.

Виды и устройство

Известные способы противодействия разрушающей силе грозовых разрядов в зависимости от типа используемого молниеприёмника делятся на два типа. Это активные и пассивные методы.

Активная схема молниезащиты реализуется посредством применения специального устройства, ионизирующего воздух над кровлей здания и намеренно провоцирующего разряд молнии.

Второй подход к решению проблемы молниезащиты состоит в пассивном принятии на себя разряда специальным устройством. Тип устройства выбирается в зависимости от материала кровельного покрытия и категории здания.

Однако независимо от этих показателей система пассивной молниезащиты всегда состоит из молниеприёмника того или иного класса, а также включает в свой состав специальный молниеотвод и заземляющее устройство (ЗУ).

Последний элемент из конструкции молниезащиты (его иногда ещё называют заземлителем) обеспечивает создание благоприятных условий для стекания тока разряда в землю.

Каждая из указанных составляющих конструкции выполняет свою, характерную лишь для неё функцию и занимает вполне определённое место в системе молниезащиты. В соответствии с этим молниеприёмник должен размещаться на самой высокой точке строения, что обеспечивает оптимальные условия для улавливания грозового разряда.

Токоотвод, прокладываемый по кровле и вдоль стен строения, располагается между молниеприёмником и заземляющим устройством многоэтажного дома или промышленного строения, соединяя их в единую систему молниезащиты данного сооружения.

И, наконец, заземляющее устройство (или иначе – заземлитель) размещается в грунте неподалёку от защищаемого здания и обеспечивает эффективное стекание тока разряда в землю.

Виды молниеприёмников

Городские промышленные и многоэтажные жилые строения в основном различаются по материалу кровельного покрытия. Кровля здания оказывает определяющее влияние на выбор типа приёмника молний для молниезащиты.

В соответствии с требованиями к уровню защищённости различных кровель все известные молниеприёмники пассивного типа делятся на следующие классы:

• штыревые или пиковые устройства, устанавливаемые на коньке или на отдельной мачте;
• тросовые приёмники, изготавливаемые в виде толстой проволоки, натягиваемой вдоль конька и по периметру кровли;
• и, наконец, так называемые «сеточные» молниеприёмники, представляющие собой крупноячеистую сетку, укладываемую по всей поверхности крыши с креплением на специальных изоляторах.

Штыревые приёмники молний чаще всего применяются на металлических кровлях с покрытиями из металлизированной черепицы, типового профнастила или профлиста. Они выполняются в виде стального прута определённой длины, крепящегося на самой высокой точке крыши и имеющего специальный контакт для подключения токоотвода.

Так называемые «тросовые» молниеприёмники выполняются в виде толстой и хорошо натянутой стальной проволоки, также имеющей выход для подсоединения к заземлителю (через токоотвод). Такие устройства чаще всего применяются на кровлях из традиционного шифера или керамической черепицы.

При монтаже сеточных молниеприёмников, устанавливаемых обычно на мягких и плоских кровлях зданий, вся защищаемая поверхность закрывается специальной сетью из тонких стальных проводников. Размер ячейки такой сетчатой молниезащиты выбирается в зависимости от категории здания и предполагаемой грозовой активности в данной местности.

Обустройство грозозащиты многоквартирного дома

Наружную или располагаемую открыто молниезащиту жилого дома организуют с учётом перечисленных выше факторов и обустраивают по общепринятым стандартам (при отсутствии поблизости высотного объекта с молниеприёмником).

Так, для типового городского сооружения, крыша которого изготовлена в виде закрытых рубероидом перекрытий, в качестве молниеприёмника может использоваться штырь, фиксируемый на пристройке к выходу лифта (рядом с антенной).

После его закрепления, к отводу штыря приваривается толстый стальной провод сечением не менее 6-8 миллиметров. Провод спускается вдоль стены и другим своим концом на ту же сварку подсоединяется к уже готовому заземлителю.

При спуске токоотвода молниезащиты следует побеспокоиться о том, чтобы провод надёжно закреплялся на стенах здания посредством фиксаторов особой конструкции.

В тех случаях, когда в качестве молниеприёмника используется система тросов или металлическая сетка – необходимо побеспокоиться о специальных креплениях, размещаемых в точках пересечения отдельных ветвей конструкции.

При оборудовании молниезащиты многоквартирного дома не следует упускать из виду и внутреннюю её составляющую, представленную специальным оборудованием (УЗИП, в частности).

Указанное устройство обеспечивает защиту установленного в границах дома коммуникационного оборудования от импульсных перенапряжений, возникающих во время грозы.

Кроме того, с его помощью удаётся предотвратить нежелательные последствия от вторичных воздействий молнии (наводок), угрожающих внутренним электросетям дома и подключённым к ним бытовым приборам.

Защита металлических зданий

Согласно принятой классификации металлическими называются здания, конструкция которых предполагает использование в качестве несущих элементов стальных колонн или балок. К этой же категории также относятся здания или предприятия, построенные по технологии с применением так называемых «сэндвич панелей».

Согласно действующим нормативам в качестве открытых элементов молниезащиты промышленных строений по возможности рекомендуется применять естественные токопроводящие конструкции. Это пожелание касается не только токоотводов и заземлителей, но также и молниеприёмников.

Единственное требование, предъявляемое к токопроводящим конструкциям – это чтобы они имели непрерывный и надёжный контакт между своими частями по всей площади сооружения вплоть до фундамента. В этом случае они будут надежной молниезащитой.

Следует заметить, что в качестве молниеприемника на промышленных зданиях и сооружениях достаточно часто используются металлические основания и стальные стойки антенн, а также закреплённые на ограждениях и парапетах прожекторные мачты. Этот перечень конструкций для молниезащиты следует дополнить стальными лестницами, возвышающимися над кровлей.

Функцию токоотводов в таких зданиях могут выполнять несущие металлические колонны или металлизированные покрытия используемых при монтаже сэндвич панелей (при условии их достаточного сечения). В качестве естественных заземлителей в подобных ситуациях обычно использую железобетонные или стальные сваи опорного фундамента, имеющие надёжный контакт с землёй.

Обустройство качественных и эффективных систем молниезащиты городских зданий и промышленных сооружений, конечно же, имеет свою специфику.

Однако общие принципы их организации, а также функциональный состав конструктивных элементов грозозащитных устройств практически не отличаются от типовых разработок и проектов.

Единственное, на что следует обратить внимание при их проектировании и практическом применении – это возможность использования естественных токопроводящих частей конструкции в качестве отдельных элементов самой молниезащиты.